AS_08_2019

tecnica Automazione e Strumentazione Novembre/Dicembre 2019 85 CONTROLLO Andrea Bartolini Il Digital Twin nel workflow dell’ingegneria Con Digital Twin si intende in generale un oggetto software in grado di riprodurre (simu- lare) il comportamento di un processo o di un prodotto manifatturiero in diversi scenari ope- rativi o di guasto. Esistono diversi paradigmi per la progettazione e lo sviluppo di un Digital Twin, nel presente articolo sarà trattato quello Object-Oriented , basato su equazioni ai prin- cipi primi. Tale paradigma può essere sintetizzato in tre distinti momenti : - Definizione del grado di complessità e delle librerie di componenti: questa fase è determi- nante al fine di ottenere un Digital Twin che sia in grado di simulare gli scenari di inte- resse mantenendo un grado di complessità (e di dati necessari) congruente con gli scenari medesimi. In altre parole occorre definire un set di ipotesi modellistiche che siano in grado di isolare tutte le componenti di pro- cesso o di prodotto rilevanti per gli scenari di interesse, in modo da limitare la comples- sità del Digital Twin a quella effettivamente necessaria, e soprattutto limitare la quantità di dati necessari in base a quelli realmente disponibili per il sistema da simulare. Alla fine di questa fase si identificano le librerie di componenti atomici o aggregati (per esempio di dispositivi di processo o di elementi di un prodotto) necessarie per lo sviluppo del Digi- tal Twin. Spesso tali librerie necessitano di essere estese per includere parti con caratte- ristiche specifiche di progetto, in questo caso la disponibilità di librerie basate sui principi primi gioca un ruolo chiave nel processo di specializzazione di un componente a partire da un componente di libreria esistente - o alla creazione di un componente ex-novo - in quanto la specifica del componente è fatta a partite dalle sue equazioni fisiche costitutive, e le ipotesi di applicabilità di tali equazioni sono ben definite e note in letteratura. - Costruzione del modello complessivo di pro- cesso o di prodotto (Modelling): in questa fase si compone il modello fisico del Digital- Twin, a partire dalle librerie individuate nella fase precedente. Fondamentale in questo momento è definire la struttura del modello, al fine della comprensione da parte di chi lo utilizzerà, della manutenzione nel tempo, del riutilizzo e del debug. I paradigmi Object- Oriented , che consentono la strutturazione gerarchica dei modelli complessi, sono di fon- damentale importanza ai fini sopra elencati, e permettono di ottenere modelli gerarchici estremamente versatili e di facile lettura per gli utenti esperti di processo o di prodotto, ma non necessariamente esperti del paradigma di modellazione. Tale lettura è oltremodo facili- tata dall’utilizzo dei principi primi, in quanto esprimono i modelli in termini di equazioni costitutive, quindi indipendenti dal partico- lare paradigma di modellazione. Al termine di questa fase si giunge ad avere quello che viene definito il Modello Dinamico del pro- cesso o del prodotto, che descrive la fisica del Digital Twin ma non è ancora in grado di produrre simulazioni. - Associazione del solutore (Solver): per otte- nere il Digital Twin il Modello Dinamico ottenuto nella fase precedente deve essere associato ad un solutore numerico , che L'AUTORE A. Bartolini, Senior Engineer, simulazione dinamica e proget- tazione sistemi di controllo indu- striali, Dynamica Srl IL RUOLO DEL DIGITAL TWIN PER L’INGEGNERIA DI AUTOMAZIONE E DI PRODOTTO L’utilizzo della simulazione dinamica nei workflow per l’ingegneria di automazione e di prodotto sta assumendo un ruolo chiave per la verifica delle funzionalità e delle performance delle soluzioni tecnologiche utilizzate. Questo grazie alla disponibilità di piattaforme sempre più sofisticate che consentono di implementare - a costi contenuti - il Digital Twin di un processo, di una sua parte o di uno specifico prodotto, in grado di funzionare su PC commerciali e PLC industriali. A FIL DI RETE www.dynamica-it.com